이산화탄소를 휘발유로…국내 연구진 직접 전환 촉매기술 개발
화학연, 계산과학 이용 직접전환 반응 메커니즘 규명
입력 : 2019-12-10 17:39:11 수정 : 2019-12-10 17:39:11
[뉴스토마토 김형석 기자] 국내 한 연구진이 이산화탄소를 휘발유로 전환하는 촉매 기술을 개발했다. 연구진은 향후 해당 기술을 상용화가 가능한 수준까지 높일 계획이다.
 
한국화학연구원 탄소자원화연구소 전기원·김석기 박사팀이 개발한 촉매기술을 이용해 이산화탄소에서 전환된 휘발유. 사진/한국화학연구원
 
한국화학연구원은 10일 탄소자원화연구소 전기원·김석기 박사팀 이산화탄소를 휘발유로 만드는 반응 메커니즘을 규명하고, 전환공정의 핵심인 촉매를 최적화하는 데 성공했다고 밝혔다.
 
연구원에 따르면 직접전환은 두 단계로 나눠진 간접전환을 단일한 공정으로 통합한 기술이다. 간접전환 반응이 800℃ 고온에서 진행되는 반면, 직접전환 반응은 300℃ 저온에서 진행되기 때문에 에너지소비가 적다.
 
하지만 그동안 직접전환은 반응 메커니즘이 베일에 가려져 있던 탓에 촉매의 성능을 최적화하는 데 한계가 있었다. 
 
연구팀은 직접 전환 반응에 쓰이는 철·구리·칼륨 촉매에서 구리와 칼륨의 역할을 확인하고, 각 촉매 성분의 적절한 양을 알아내는 데 성공했다. 구리는 이산화탄소를 일산화탄소와 산소로 쪼갠 뒤 철 표면의 산소를 제거하는 역할을 하며, 칼륨은 일산화탄소끼리 연쇄적으로 붙게 해 탄소 고리를 이어주는 역할을 한다.
 
또 기존 직접 전환 공정에 칼륨을 더 첨가하면 촉매 안의 철과 구리가 합금을 만들도록 촉진해 반응의 안전성을 높인다는 사실을 확인했다.
 
이를 통해 촉매에 들어가는 구리와 칼륨의 적절한 양을 파악, 최적화된 촉매를 설계했다. 개발한 촉매를 직접 전환 공정에 적용한 결과 이산화탄소의 휘발유 전환율(수율)은 20% 정도로 나타났다.
 
연구팀은 앞으로 수율을 상용화가 가능한 수준인 40%까지 높일 계획이다.
 
김형석 기자 khs84041@etomato.com
 

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  • 김형석

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